操作系统实践教学研究

【摘 要】针对目前操作系统实验教学状况，本文对分层教学、分层实验内容、实践教学方法和实践考核方式进行了探索研究。实践表明，该方法能激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新意识，教学效果显著提高。

【关键词】操作系统；实践教学；分层教学

操作系统是计算机专业的一门核心基础课，课程内容涉及理论、算法、技术、实现和应用，知识体系繁杂，概念和原理抽象，是一门理论性和实践性都很强的课程。实验教学是“操作系统”必不可少的的环节，我们不仅要设置实验，而且要重视实验，使其很好的辅助我们的课堂教学。实践教学的质量直接影响着学生的就业机会和工程实践能力[1]。但目前，国内操作系统课程设置多偏向于理论学习，课程实验很少。学生普遍反映，通过该门课程的学习，只能掌握一些抽象理论知识，不能深刻理解操作系统的核心，更不能解决一些实际问题。中国和国外教学工作的差距主要体现在实践教学环节上，重视实验与实践教育是各国高等教育的发展潮流[2]。

1 实验教学现状及存在问题

1.1 教师专业素质缺乏。很多教师根本没有工程实践经验，对操作系统内核知识可能自己都没弄明白，所以教给学生的知识也就有限了。

1.2 操作系统的后续学习课程，比如：计算机网络、网络操作系统等，都是学生比较感兴趣的，所以学生在学习操作系统初都是非常认真的，主观上都有强烈的想学好该门课程的愿望，但是随着课程的日益深入，由于课程理论较深较抽象，课程特征不断显露，特别是该门课程的实验内容对前导课程（比如：数据结构，程序设计语言，计算机组成原理）的依赖很大，实验中打击了一部分学生学习热情，甚至有一部分学生因前导课程没有学好而放弃了操作系统实验的完成。

1.3 教学内容与实践内容脱节。传统的操作系统教学中，侧重于操作系统理论知识和基本概念的讲解，同时又没有一个功能强大而逼真的操作系统实验教学环境，从而使理论教学和实践教学脱节。

1.4 开设了实验课的，课程实验只停留在验证性实验和模拟性实验，设计性实验、综合性实验很少或者没有，更谈不上项目设计、工程设计。部分学校操作系统课时较少，只让学生了解操作系统用户界面、用户接口和操作实现方式，做一些观察性的实验[3]；部分学校受师资、教学环境，学会素质与能力等方面的影响，操作系统实验室只是对一些具体的算法进行模拟实验，做一些模拟实验。而且实验课时又偏少，学生只接触到一些皮毛，根本达不到培养学生的工程实践能力的目标。

1.5 教学方法单一，缺乏实验考核标准。实验教学，很多学校采用代码阅读方式，教师带着学生分析实验和实验代码，然后让学生编译运行通过，这样就算完成任务了，根据没有真正得到能力的培养。实验考核就是看学生程序代码是否调试通过和实验报告的方式，学生用大量的时间去填写实验报告，而且有的实验是无法用报告的形式呈现的。

2 提高实验教学效果的对策

2.1 提高教师素质

目前，国内很多工科教师都缺乏工程经验，所以在指导学生实验时力不从心。针对这种状况，可从以下几个方面着手[4]：（1）定期的或利用学术假期派专业老师去工业界工作或学习。（2）学校要和企业在科研和教学项目中大力合作。这样企业可为学校提供操作平台，教师也将自己的知识转化为生产力，同时提高教师项目管理与研发能力。（3）把工程经验作为平庸和提升教师的条件，这样可促进教师不断提高自身素质。

2.2 分层教学

分层教学就是根据学生的不同发展水平和发展速度，确立相应的教学层次，以适应学生最近发展区和最佳发展期的教学。之所以要开展分层教学，是因为学生是发展中的人，学生之间存在着事实上的差距。[5]

操作系统实验可按照学生的学习能力进行分组实验。每个小组人数5-6人，不宜太多，小组成员优、良、中、差适宜搭配，有一个小组长，以便带领实验过程的讨论。好的学生带动差的学生，调动所以学生的积极性。

2.3 精心设计实验内容

分层次设计实验内容，把实验分为易、中、难三个层次。容易的是验证性实验，通过验证性实验，学生理解操作系统的基本原理，简单的分析操作系统的功能，不要求写复杂的代码来模拟操作系统的功能；处于中间的是模拟实验，通过模拟作业调度、进程调度、内存空间分配与回收、虚拟存储管理中的地址转换和缺页中断等，使学生加深理解操作系统算法；难的是设计性、综合性实验，对学生要求较高[6]。在设计实验内容时，还可从趣味性、真实性、综合性、工程性等方面考虑，从而使学生的创新能力和工程能力得到培养。

2.4 合理的实践教学方法和实践考核方式

常用的实践教学方式有代码阅读式、功能模拟式、内核扩展式、独立设计式[7]。为了适应新世纪人才培养目标，在实际教学中可采用多元化教学方式，使不同层次的学生找到适合自己的、提高自己的有效方法。操作系统实验中，根据不同的实验内容、学生层次的不同，可采用不同的教学方法。比如：（1）项目驱动的方式。每次实验前，教师给定要完成的任务和最终要达到的效果，并从项目研发的经验、常用的方法等引导学生。（2）实例引导。选择一些贴近实际的实例来激发学生的学习兴趣，通过 “代码阅读”现有的一些开放源代码系统，理解后进行功能模拟，在可能的基础上进行改进。

由于实验采用了分组实验，每次实验教师选取设计和实现做的好的小组进行汇报答辩，给予加分。每组的总评成绩按其设计的项目难度系数、组内、组间、教师打分进行综合评分。组内成员按其在项目中担任的任务、所做的贡献，小组长给予评分。

3 小结

实验教学是“操作系统”必不可少的的环节。本文分析了操作系统实验的教学现状及存在的问题，对分层教学、分层实验内容、实践教学方法和实践考核方式进行了探索研究。作为高校教师，应对实验、实践课提高重视，积极探索更好的实验及实践教学方法，培养出高素质、高实践、高创新的人才。

【参考文献】

[1]郭观七，周细义，张可.应用型本科计算机专业实践教学改革[J].计算机教育，2009（12）：85-87.

[2]Abraham Silberschatz.操作系统概念[M].6版.郑扣根，译.北京：高等教育出版社，2008：10-60.

[3]梁宝华，郑志，汪世义.操作系统实验教学方法的研究与探讨[J].2012，14（6）：144-146

[4]吴强.基于系统实验的操作系统教学方法研究[J].绍兴文理学院学报，2008，28（10）：44-46

[5]黄忠敬.分层教学：为学生提供不同的“支架”[N].中国教育报，2013-1-4.

[6]孙述和，谢青松，董付国，杜萍.操作系统实验教学研究与探索[J].计算机教育，2010（1）：93-96.

[7]孙微微，刘才兴.研究型大学操作系统课程实习项目的设计[J].农业网络信息，2006（5）：105-107.